Проектирование информационной системы оперативно-диспетчерского управления производством муки

ПРОЕКТИРОВАНИЕ ИНФОРМАЦИОННОЙ СИСТЕМЫ ОПЕРАТИВНО-ДИСПЕТЧЕСРКОГО УПРАВЛЕНИЯ ОСНОВНЫМИ ПРОИЗВОДСТВЕННЫМИ ПРОЦЕССАМИ МУКОМОЛЬНОГО ПРЕДПРИЯТИЯ

 

Юсупов Ф., Шарипов  М.С.

 

Повышение качества оперативного управления является наиболее существенным фактором эффективности любых производственных систем, в том числе мукомольных предприятий. В рамках оперативного управления одной из важнейших проблем является проблема планирования загрузки оборудования, т.е. определения структуры комплекса технических средств (модулей) и упорядочение работ на выбранной структуре производственных модулей (календарное планирование). Планирование обеспечивает взаимодействие совокупности элементов управляемого объекта для достижения заданных целей, главная из которых заключается в организации согласованного во времени и маршрутно-ориентированном пространстве движения модификации помольной партии зерна в производстве. Значимость и сложность задач управления обусловлена их иерархической структурой, функциональными особенностями, динамичностью, необходимостью эффективного использования дорогостоящего оборудования.

Заметное в последнее  время возрастание интереса к  вопросам построения оптимальных расписаний для различных обслуживающих  систем обусловлено существенным повышением уровня автоматизации всех видов человеческой деятельности, в том числе и управления этой деятельностью мукомольных предприятий. Качество функционирования современного производства во многом определяется решениями, принимаемыми на этапах календарного планирования и оперативного управления. Наряду с улучшением качеств плановых решений все более жесткими становятся требования к сокращению сроков их выработки, повышению оперативности и гибкости управления.

В мукомольном производстве проблемы синхронизации, координации  и повышения непрерывности производства решается путем выявления таких комбинаций запуска, при которых каждый из технологических маршрутов наилучшим образом синхронизируется с моментом освобождения рабочих мест из-под обработки предыдущей помольной партии зерна.

Основной характеристикой системы оперативного управления основными производственными процессами мукомольного предприятия будем считать скорость реакции на изменения условий функционирования производства без потери гибкости. Проблемы планирования (формирования оперативно-календарных планов) являются достаточно сложной задачей, т.к. на нее в наибольшей степени воздействует среда. Это одна из динамичных систем и поэтому, помимо проблем оптимизации оперативно-календарного планирования, здесь должны быть созданы средства, повышающие устойчивость оперативно- календарных планов и средства адаптации реализуемых планов к изменяющимся условиям производства. Календарный план-расписание формирует информационную модель, которая становится базой для диспетчирования операций в реальном времени, т.е. для оперативно-диспетчерского управления рассматриваемым производством.

В управлении предприятием подсистема оперативно-диспетчерского управление производством занимает центральное место, так как является основной функциональной подсистемой интегрированной системы управления предприятием, оказывающей наибольшее влияние на эффективность деятельности предприятия и служащей связующим звеном между другими подсистемами [1].

Оперативно-диспетчерское  управление представляет собой сочетание  централизованного непрерывного контроля и оперативного регулирования хода производства с целью обеспечения равномерного выполнения номенклатурного плана. Его основными функциями являются [2]:

• Непрерывный учет текущей информации о фактическом ходе работ по выполнению установленного графика производства и сменно-суточных заданий;
• Выявление и анализ причин отклонений;
• Принятие оперативных мер по предупреждению и устранению отклонений от плана и различных перебоев в ходе производства;
• Координация текущей работы взаимосвязанных звеньев производства в целях обеспечения ритмичного хода работы по установленному графику.
• Организационное руководство оперативной подготовкой всего необходимого для выполнения сменно-суточных заданий и календарных графиков производства.

В разных типах производства конкретное содержание диспетчерского руководства имеет ряд существенных особенностей.

Для мукомольного производства характерна линейная планировка, где каждая помольная партия переработки зерна фактически проходит одни и те же технологические операции обработки. Таким образом, данное производство характеризуется расчленением производственного процесса на отдельные относительно короткие операции (очистка, сушка, дробления, размол зерна, прессования, экстрагирование и т.д), выполняемые на специально оборудованных, последовательно расположенных рабочих местах - технологических линиях.

В условиях дискретно-непрерывного производства, которое является таковым мукомольное предприятие, диспетчерское наблюдение должно быть направлено на проверку соблюдения установленного ритма работы непрерывных линий по переработки зерна и норм заделов на всех стадиях производственного процесса.

Анализ особенностей оперативно-диспетчерского управления производственным участком и существующих автоматизированных систем оперативного управления производством мукомольного предприятия показывает, что производственный процесс данного предприятия характеризуется сравнительно быстрым изменением параметров производственного цикла, особенно параметры перерабатываемого сырья зерна, в пространстве и во времени, а также случайными значениями времени протекания отдельных процессов [3]. В реальных условиях производства ОДУ производственным процессом мукомольного предприятия осуществляет диспетчер, опираясь на свой опыт и интуицию, он же определяет рациональные пути выхода из нештатных ситуаций. Однако диспетчер физически не в состоянии переработать огромное количество информации о текущем состоянии интенсивности в производстве, материалах, а главное – использовать эту информацию для детального анализа текущей ситуации и принять оперативные и обоснованные решения по корректировке производственных расписаний, выявлению и устранению причин непредвиденных простоев оборудования, недогрузка, перегрузка станков (драных, размольных, ситовеечных и др.). В силу этих причин оперативное управление производственными участками основного производственного процесса мукомольного предприятия должно осуществляться при помощи автоматизированной системы, основными функциями которой должны быть планирование, учет, контроль, анализ и регулирование хода производства.

Для реализации функциональных задач  оперативно-диспетчерского управления основными процессами производственных участков мукомольного предприятия  построена проект концептуальной модели процесса ОДУ с использованием вербального описания и диаграммы методологии IDEF0 (ICAM Definition) [4, 5].

Согласно разработанной концептуальной модели основного производственного  процесса мукомольного предприятия  диспетчер планово-диспетчерского отдела (ПДО) формирует сменные задании с учетом приоритетности интенсивности запуска модификации партии зерна, согласно текущему плану производства [6]. В ходе выполнения плана-графика основного производства диспетчер ПДО осуществляет контроль за фактическим ходом работ по выполнению установленного графика производства и сменных заданий, обрабатывает оперативные данные о текущих ситуациях на производственных участках, выявляет и анализирует причины отклонений от установленных плановых заданий.

В процессе контроля осуществляется непрерывное сравнение выходной информации с плановой на различных стадиях производственного процесса, при которых диспетчер получает комплексную лингвистическую оценку ситуаций, возникших на производственных участках основного производства мукомольного предприятия. Проанализировав полученную информацию о текущем состоянии производственных процессов, он принимает оперативное решение по устранению отклонений от плана-графика производства.

По окончании смены  диспетчер осуществляет анализ и  оценку эффективности функционирования производственных участков основного  производства за смену, выдает отчетные формы и архивирует информацию.

Для процесса оперативно-диспетчерского управления на рис.1 представлена диаграмма верхнего уровня, отображающими связи объекта моделирования с окружающей средой.

Входами процесса ОДУ  являются: текущий план-график основного  производства; оперативная информация о состоянии единиц  оборудования, заделов и пневмотранспортных средств; первичные показатели о выполнении плана.

Управляющим входом ОДУ  являются нормативные акты, регламентирующие производственные процессы основного  производства.

Выходами процесса являются: сменные задания; план запуска модификации  исходного сырья (интенсивность запуска) с учетом приоритетов; отчет о текущей ситуации технологического и производственного процесса (состояние единиц оборудования, станков, агрегатов, состояние хода производства, выполнение сменного задания и т.д.); отчет о выполнении плана производства; оценка качества функционирования основного производственного процесса; информация, извлекаемая из архива.

В качестве механизма, поддерживающего  процесс ОДУ, выступает организационно-техническая  система мукомольного предприятия, в которую входит диспетчер ПДО.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.1. IDEF0-диаграмма для процесса оперативно-диспетчерского управления основного производства

 

Проведя декомпозицию IDEF0-диаграммы, определим основные составляющие ее блоки (Рис.2).

Блок 1 – включает механизм расчета приоритетности запуска модификации партии зерна в производство. Результатом является план запуска модификации партии зерна в производство, согласно установленных приоритетов.

Блок 2 – включает механизм сбора оперативной информации о  состоянии производственных процессов переработки модификации партии зерна, выполнении графика работ, состоянии единиц оборудования, транспортных средств.  Результатом является моделирование работы производственных участков мукомольного производства в режиме реального времени на основании детерминированной модели планирования и управления основного производства [6].

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.2. Декомпозиция ОДУ  основного производственного процесса

 

Блок 3 – определяет наличие  внештатных ситуаций, требующих принятия управленческого решения от диспетчера ПДО.

Блок 4 – осуществляет поддержку принятию решения по устранению отклонений при возникновении внештатных ситуаций в ходе выполнения сменных  заданий.

Блок 5 – позволяет  смоделировать процесс выполнения сменного задания с учетом принятых оперативных управленческих решений по устранению непредвиденных отклонений производства.

Блок 6 – генерирует отчеты о результатах работы производственных участках основного производства мукомольного предприятия за истекший период.

Блок 7 – осуществляет формирование архива истории производственных процессов по сменам и выдает информацию по запросам руководству предприятия.

В соответствии с основными  функциональными задачами и представленными  диаграммами была спроектирована логическая структура информационной системы ОДУ (рис. 3).

Логическая структура  программного комплекса включает основную программу, предоставляющую пользователю удобный интерфейс и организующую последовательность, необходимую для  выполнения всех программных модулей, каждый из которых соответствует функциональной задаче оперативно-диспетчерского управления.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Рис.3.  Логическая структура информационной системы ОДУ

 

Программный модуль «Установка приоритетности запуска модификации  партии зерна» является удобным средством, которое позволяет диспетчеру структурировать проблему определения приоритетности запуска модификации помольной партии зерна.

Программный модуль «Имитационная модель функционирования основного производства» является удобным средством для исследования свойств моделей и алгоритмов оперативно-диспетчерского управления производственными участками основного производства мукомольного предприятия, в частности для выявления и определения простоев единиц оборудования на производственных линиях, визуально отображает процесс функционирования производственного участка, имеет открытую архитектуру, что позволяет изменят структуру (режимов работы технологических процессов) моделируемых участков, в ускоренном масштабе времени воспроизводить различные режимы функционирования производственного процесса, что в реальных условиях невозможно.

Программный модуль «Диаграмма Ганта» является удобным средством для отображения плановых и фактических графиков загрузки единиц оборудования производственных участков, позволяющий диспетчеру ПДО осуществлять оперативный контроль текущего состояния запуска помольной партии и единиц оборудования.

Программный модуль «Принятие решений» на основании данных о текущей ситуации выдает диспетчеру ПДО совет по корректировке хода производственного процесса.

Таким образом, спроектированная информационная система оперативно-диспетчерского управления основного производства мукомольного предприятия соответствующих  основным функциональным задачам оперативно-диспетчерского управления производственными участками, позволяет сократить длительность простоев производственных линий и оптимально распределять ресурсы, будут способствовать повышению эффективности производства в целом.

 

Литература

 

1. Фатхутдинов Р.А. Производственный менеджмент: (краткий курс)/Р.А.Фатхутдинов. – СПб.: Питер, 2004. – 263 с.
2. Бухало С.М. Организация, планирование и управление деятельностью промышленного предприятия/С.М.Бухало. – К.: Вища школа, 1989. – 472 с.
3. Бутковский В.А., Мерко И.А., Мельников Е.М. Технологии зерноперерабатывающих производств. – М.: Интеграф  сервис, 1999. – 472 с.
4. Кашуба С.Б., Шевченко С.Г. Разработка программного обеспечения реализации комплекса функциональных задач оперативно-диспетчерского управления бизнес-процессами производственного участка/С.Б.Кашуба, С.Г.Шевченко//Нов технолог. – 2010. – № 3 (29). – С. 73-81.
5. Избачков Ю., Петров В. Информационные системы. Учебник для вузов.2-изд./ Ю.Избачков, В.Петров. - СПб.: Питер. 2005. - 656 с.
6. Юсупов Ф., Шарипов М.С., Сaдиков С.Б. Автоматизация управления производственным процессом  размола зерна на основе  объемных статических моделей/Международная научно-практическая конференция. Сборн. научных статей. «Инновация-2003» Ташкент, 2003.  - с. 232-233.